【正文】 在設(shè)計過程中，有許多的同學(xué)曾經(jīng)給我提供大力的幫助，許多的寶貴設(shè)計方案的都來自和同學(xué)、老師的討論中，我從中受益匪淺。選擇方案我們主要對當(dāng)今的一些破碎機械進行分析，指出其不足之處，為立式輥磨機的誕生創(chuàng)造了條件，同時這些設(shè)備也是立式輥磨機的基礎(chǔ)在理論上有許多共同之處。==，kW ——MPS32試驗?zāi)サ哪芰Γ瑃/h襯板使用壽命按下式計算:B與h均與磨盤直徑D成正比，磨機臺時能力Q正比于M。、機身立柱材料的選擇液壓缸、機身立柱的材料常用的是45號鋼，為了保證其機械性能，應(yīng)進行正火或調(diào)質(zhì)處理。因此，近年來又提出了對高錳鋼的再合金化，這都需要進一步的研發(fā)和試驗，我們拭目以待。認為，高錳鋼在摩擦作用下高度強化是由于形成大量的位錯、孿晶變形、鋃嵌缺陷及塊狀組織細化等。%－%，含錳11％－14％，鑄造成型經(jīng)固溶化熱處理，形成單一奧氏體金相組織，具有較高的抗拉伸強度、塑性和韌性，但硬度較低。為了節(jié)約成本，我們在磨盤上加一個襯板，這樣只要襯板的材料有一定的抗磨損就可以了。隨著現(xiàn)在工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對金屬耐磨性的研究越來越深。如耐磨鋼、不銹耐酸鋼、電磁鋼等。鋼錠經(jīng)過鍛壓或軋制后便獲得各種形狀的鋼材和鍛件。它優(yōu)于碳素鋼，具有高的強度和高的塑性，以及韌性相結(jié)合的綜合機械性能，有的還具有特殊的物理、化學(xué)性能，如耐蝕、耐熱、耐磨以及磁性等。成現(xiàn)在在各種工業(yè)的耐磨材料中，金屬材料是應(yīng)用最廣的一類。在高速和高精度的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中，可選用PP2級軸承。密封裝置可分為接觸式密封和非接觸式密封。因此，參照《機械設(shè)計》書中滾動軸承這一章，根據(jù)dn值的大小，我們選用脂潤滑。因此，必須為滾動軸承做可靠性地潤滑設(shè)計。實際上，在許多支承中還會出現(xiàn)一些附加載荷，如沖擊力、不平衡作用力、慣性力以及軸繞曲或軸承座變形產(chǎn)生的附加力等等，這些因素很難從理論上精確計算。滾動軸承疲勞壽命也就是基本額定壽命，是指一套或一組滾動軸承在同一條件下運轉(zhuǎn)的、近似相同的滾動軸承，與90％的可靠度、常用材料和加工質(zhì)量以及常規(guī)的運轉(zhuǎn)條件相關(guān)的壽命，其計算公式為：= （31）式中——可靠度為90％的基本額定壽命（10r）；C——滾動軸承的基本額定動載荷（N）； P——滾動軸承承受的當(dāng)量動載荷（N）；ε——壽命系數(shù)，球軸承取ε＝3，滾子軸承取ε＝10/3。角接觸球軸承、圓錐滾子軸承采用預(yù)緊方法可以提高支承的剛度。角接觸球軸承和圓錐滾子軸承需要成對安裝使用。 （216）式中 ——液壓缸工作壓力=12Mpa；——液壓缸有桿腔面積(活塞直徑450mm，活塞干直徑190mm；=則 ==157N受力情況如圖24所示 圖24機身立柱受力分析——液壓缸的在Z方向?qū)C身立柱的拉力；——液壓缸的在x方向?qū)C身立柱的拉力；——機身立柱在軸承座處x方向上的所受載荷；——機身立柱在軸承座處y方向上的所受載荷；——機身立柱在軸承座處z向上的所受載荷；——分配到兩軸承座處的力；——單個地腳螺栓預(yù)緊拉力。故粉磨壓力，磨輥總壓力式中：——立磨輥粉磨物料的適宜壓力，MPa； ——物料強度極限； ——實際承壓面對有效承壓面的修正系數(shù)，即壓力備用系數(shù)。立磨是借助于對料床施加高壓而粉碎的。料層太薄，就會降低粉磨效率甚至因磨機強振而停；料層太厚，也會降低研磨效率，并易造成“飽磨”。如下圖22所示，物料在轉(zhuǎn)動的磨盤中受到兩種力的作用，一為慣性離心力Fc，使物料拋向磨盤的邊緣。所以選擇合適的磨輥寬度對提高粉磨效率、保證設(shè)備的使用壽命是非常重要的。本次設(shè)計取鉗角為15。8)產(chǎn)量: 150t/h；9)加壓液壓缸: 活塞直徑450mm，活塞桿直徑190mm；10)工作壓力： 12MP；為計算簡便，假設(shè)被粉碎物料塊是球形的，物料本身的重力與破碎力相比可略去不計，由于在磨盤上風(fēng)力對料層的影響較小，也可略去不計。各磨輥有獨立的液壓加壓裝置，每個液壓缸都配置了足夠的蓄能器，保證磨機運轉(zhuǎn)中輥壓波動最小，使磨機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。美國也是因為后來能耗費用上升，才促使其對立磨增加興趣。另外，立磨采用整體密封，系統(tǒng)在負壓下操作，揚塵少，環(huán)境清潔。物料在立磨內(nèi)停留的時間僅23分鐘，而球磨機則需要1520分鐘。隨著立磨技術(shù)的逐步發(fā)展與完善，取代球磨機的趨勢有增無減，立磨與球磨機相比，具有以下特點:粉磨效率高。然后再進入內(nèi)部回轉(zhuǎn)風(fēng)葉細選。液壓缸通過搖臂將壓力傳遞給磨輥。磨盤、磨輥不同形狀的配置各有其優(yōu)缺點。主電動機為立式磨機的粉磨提供動力。粗顆粒沿選粉機內(nèi)壁返回磨盤與新進入的物料一起粉磨，其余的料粉隨氣流經(jīng)選粉機分選，其中合格細料由出風(fēng)口出磨。此次的設(shè)計原則主要是關(guān)于穩(wěn)定和提高MPS磨的生產(chǎn)效率方面。本次設(shè)計的主要內(nèi)容是設(shè)計MPS3150磨的磨盤、磨輥部分。被旋風(fēng)除塵器收集即為生料成品。主減速機既要起到減速和傳遞功率、帶動磨盤轉(zhuǎn)動的作用，又要承受磨盤的重量及研磨壓力。從國內(nèi)用戶使用情況看，認為碗式盤、鼓輥的物料流動阻力小，磨損均勻，磨損后可調(diào)整輥壓以彌補對產(chǎn)量的影響等優(yōu)點。在啟動時，由液壓換閥換向使磨輥抬起，脫離磨盤，該間隙可由安裝在搖臂上的安全緩沖裝置進行調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)子為圓柱形籠子，四周均布了風(fēng)葉，使氣流上下均勻地進入選粉區(qū)，這種選粉機分離清晰，選粉效率高，但是阻力增加，導(dǎo)風(fēng)葉及導(dǎo)風(fēng)葉的磨損也較大。立磨采用料床粉磨的原理粉磨物料，能耗低，粉磨系統(tǒng)的電耗比球磨機低20%35%，而且隨原料水分的增加，節(jié)能效果更顯著。所以產(chǎn)品的化學(xué)成分可以很快測定、校正，產(chǎn)品化學(xué)成分波動很小，有利于均化。磨損小、利用率高。美國第一臺立磨是在1973年末投入運轉(zhuǎn)。液壓站供油系統(tǒng)及其壓力控制均為自動的，使磨機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 從物料塊與磨輥及磨盤的接觸點引切線，兩條切線的夾角稱鉗角α，如圖21所示。磨輥直徑的確定由圖 21 的幾何關(guān)系可知 （22）式中 R——磨輥半徑，m； r——物料半徑，m； h——磨盤與磨輥之間的間隙，設(shè)h=kR，其中系數(shù)k=。根據(jù)統(tǒng)計資料MPS立式磨的各種參數(shù)之比如表21所示：表21 MPS立式磨各參數(shù)之比磨別MPS磨輥數(shù)i34輥徑：盤徑輥寬B：盤徑D輥寬B：輥徑從前面的設(shè)計知磨輥直徑=2300mm，參考表21再考慮其他因素取輥寬B=751mm。另一為物料對磨盤的摩擦力Fd，此力阻止物料向外排出。料層厚度與輥徑關(guān)系式，可以參考下式： （27） （28）式中 h——料層厚度，mm； D——磨輥直徑，mm；——立磨磨盤上無聊的碾入角，即在碾入角范圍內(nèi)物料均能被碾入而不外滑。隨著壓力的增加，成品但壓力達到某一臨界值后，粒度不再變化。磨機功率主要消耗在克服磨輥與物料間的滑動和滾動以及機械傳動摩擦上。圖25立柱受力載荷分布圖和彎矩圖結(jié)合圖24和25得：NLz =sin=；NLx =cos=；Nz=；Nz=49N；Nzy =；Nzz =；Nm =25N。一般滾子軸承比球軸承承載能力大，且承受沖擊載荷能力強。其它要求： 徑向空間受限制的場合可選用滾針軸承或滾針和保持架組件；對軸承的振動、噪音有要求的場合，可選用低噪音軸承；此外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟性和市場供應(yīng)情況等。若轉(zhuǎn)換為工作小時來表示： L＝10（C/P）/60n （3－2）式中 L——可靠度為90％的基本額定壽命（h）； N——軸承的轉(zhuǎn)速（r/m）滾動軸承的基本額定動載荷是在一定的運動條件下確定的，如載荷條件為：向心軸承僅承受純徑向載荷F，推力軸承僅承受純軸向載荷F。為了計及這些影響，可以對當(dāng)量動載荷乘以一個根據(jù)經(jīng)驗而定的載荷系數(shù)f,其值見表31：所以實際計算時，軸承的當(dāng)量動載荷為： P = f（X F+Y F） （3－6） P= fF （3－7） P= fF （3－8） 載荷性質(zhì)f 舉例無沖擊或輕微沖擊－電機、汽輪機、通風(fēng)機等中等沖擊或中等慣性力－車倆、動力機械、機床等較大沖擊及強大沖擊－破碎機，軋鋼機、振動篩等表（31）滾動軸承的材料選擇包括滾動軸承零件用材和保持架及其它輔助材料。潤滑的作用有：減小摩擦、降低磨損、防止生銹、散熱、緩和沖擊、密封與防塵等。潤滑脂的潤滑膜強度高，能承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當(dāng)長的時間。本機構(gòu)一般屬于礦山粉碎機械，轉(zhuǎn)速不是很高，采用的是脂潤滑，結(jié)合這些因素和實際情況，我們選擇非接觸式潤滑。立式輥磨機屬于轉(zhuǎn)速較高和精度要求較高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，因此我們選用的公差等級為P6。它主要包括合金鑄鋼、鑄鐵、有色金屬和硬質(zhì)合金。加入鋼中的主要合金元素有：錳、硅、鉻、鎳、鎢、鉬、釩、鈮、硼等。用途。按金相組織分類。從設(shè)計說明中我們知道：本次設(shè)計的立式輥磨及主要粉碎的是硬度等級在7級以上，比如石英等較硬的物料，我們查的硬度等級為7的石英，估算接近HRC60，理論上研磨介質(zhì)的硬度大于或等于磨料硬度的80％，才具有理想的抗磨效果。因此像設(shè)計任務(wù)書上說的那樣，我們也要優(yōu)選磨盤襯板的材料，使其與磨輥的材料相匹配。加工硬化后，表面硬度可以在HB200左右提高到HB500－HB600左右，也就是HRC50左右（和滾壓輪材料ZG70CrMnMoBRe的HRC53相匹配），從而具有較高的硬度和耐磨性，而芯部保持較高的韌性，因此高錳鋼適用于沖擊磨損的條件下。在位錯密度達到極限值時，滑移實際上不可能，這是孿晶成為主要的變形形式。由于磨盤沖擊和磨損不是很大，且支撐盤的體積較大，所以為了節(jié)約成本，我們對其選材首先考慮耐磨鑄鐵。在這里，我們把液壓缸的材料也選為45號鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理，以提高其機械性能。 Q= / (44)式中: F——放大系數(shù) 磨耗:M=主電機選型時，考慮20%的保險系數(shù)，所以哈爾濱水泥廠MPS3150立磨主電機功率為112OkW。本設(shè)計首先對懸輥磨的工作原理及結(jié)構(gòu)進行詳細分析，確定受力情況，為下文的計算、設(shè)計、優(yōu)化奠定基礎(chǔ)；其次由任務(wù)書上的要求計算磨輥、磨盤的尺寸及磨機的的轉(zhuǎn)速，再加上受力分析來計算磨機的功率，進而確定電動機的功率；本課題在對主要的軸承類型進行計算分析的基礎(chǔ)上，選出滿足生產(chǎn)條件的軸承，并且對其潤滑和密封，選取公差配合，為其能夠正常工作做好準備；第三就是對主要的零部件優(yōu)化選材，在滿足受力的情況下節(jié)約材料，并且在參考大量資料的基礎(chǔ)上，對立式輥磨機的主要磨損部件進行選材，使其能夠滿足實際工作條件中的需要。在此,忠心的感謝各位老師和同學(xué),特別要感謝李妙玲老師, 謝謝你們的大力指導(dǎo)與幫助。這次設(shè)計對我來說意義重大,它是一次綜合性的考驗,也是一次很好的鍛煉機會,它為我今后步入社會,參加工作進一步打下了堅實的基礎(chǔ)。本文主要在粉碎機械的基礎(chǔ)上，對立式輥磨機的進行優(yōu)化設(shè)計，以解決懸輥磨在實際生產(chǎn)條件下出現(xiàn)各種問題。Q== x300=襯板壽命核算已知磨盤襯板總重()為6720kg、磨輥襯板總重(為)400kg則=400x(6720+14400)/[(+)/2]=32445h軸功率核算 D——允許最大大料直徑，mm入磨物料允許最大尺寸的計算式如下:MPS立磨試驗報中的單位功率消耗(功指數(shù))是指在立磨聯(lián)軸節(jié)處的功率消耗，它與最大小時能力(不加保險系數(shù)的小時能力)的乘積可直接求出立磨的軸功率，計算式如下: M——單位磨耗(原材料試驗結(jié)果)， T——耐磨襯板使用壽命山——磨盤襯板總重，kg立磨生產(chǎn)廠家推薦使用立磨的原則之一為磨耗18g/t，襯板使用壽命在600Oh以上。 D——立磨的磨盤直徑，m在同種物料和一定的壓力下，一個磨輥單位時間內(nèi)碾壓的物料量M與磨輥寬度B、料床厚度h和磨盤輥道線速度u的乘積有關(guān)。它具有良好的鑄造性能、良好的減振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性因此，支撐件的材料我們選為灰鑄鐵（HT150）。綜上可見，高錳鋼不是任何情況都是耐磨的，只有在高沖擊下和高應(yīng)力下迅速加工硬化，形成耐磨的表面層時，才顯出較高的耐磨性。近年來的研究更多的支持了位錯堆積論。這種材料在磨機中廣泛的應(yīng)用為襯板材料，目前也經(jīng)久不衰。在本次設(shè)計的立式輥磨機中，主要的工作原理就是利用磨輥在磨盤上輾壓粉碎物料，因此和磨輥一樣，磨盤是也各磨損件。高錳鋼最重要的特點是在強烈的沖擊、擠壓條件下，表層迅速發(fā)生加工硬化現(xiàn)象，使其在心部仍保持奧氏體良好的韌性和塑性的同時硬化層具有良好的耐磨性能。有合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊性能的鋼。若注入型模便得到鑄鋼件。合金鋼是向碳鋼中加入一種或幾種合金元素，使鋼進一步合金化，以提高某些方面的性能。學(xué)對于磨輥，因其是磨損件，對其材料的耐磨性要求很高，再加上支撐部分是懸浮式，因此要求其材料又一定的耐沖擊能力，所以普通的鋼已不能滿足需要。在轉(zhuǎn)速較高和旋轉(zhuǎn)精度要求較高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中，可選用PP5級軸承。